Kolbenringauslegung fur Ottomotoren im Spannungsfeld von Reibungsreduzierung und Funktionsverhalten - Untersuchung von Potenzialen zur Reibungsreduzierung von Kolbenringbeschichtungen und Auslegungsmerkmalen

摘要

Die Forderung nach CO_2-Reduzierung impliziert in hohem Masse eine Reduzierung der Reibleistung. Kolbenringen wird ein erheblicher Anteil an der Motorreibung zugeschrieben. Massnahmen zur Leistungssteigerung (Downsizing, Aufladungskonzepte) erhohen gleichzeitig die Anforderungen an das Funktionsverhalten in zukunftigen Ottomotoren. Auf Basis von Reibleistungsberechnungen werden Auslegungsgrundlagen und Entwicklung der Kolbenringreibung im Blickwinkel der Auslegungsentwicklung der letzten 25 Jahre betrachtet. Kolbenringbeschichtungen spielen eine wesentliche Rolle bei der Verbesserung des Laufverhaltens unter verscharften tribologischen Bedingungen. Insbesondere DLC-Schichten zeigen ein beachtenswertes Potenzial zur Reibleistungsreduzierung. Entwicklungsergebnisse neuartiger DLC-Schichten mit verbessertem Reibverhalten und hoher Lebensdauer werden im Vergleich zu heute ublichen Laufflachenbeschichtungen der 1. und 3. Ringe in Ottomotoren als Ergebnis aussermotorischer und motorischer Untersuchungen vorgestellt. Die optimierte Auslegung der Kolbenringe ist fur die Reibungsreduzierung des Kolbenringpaketes ebenfalls von hoher Bedeutung. Der Nutzen einer verringerten Kolbenringflachenpressung im Kontakt zur Zylinderlaufbahn muss durch geeignete Designmerkmale erganzt werden, damit die Anforderungen hinsichtlich Olverbrauch und Lebensdauer erfullt werden konnen.